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我 小 的 时 候, 家 里 有 一 台 老 式 的 卡 带 录 音 机, 当 时 它 在 已 经 是 我 们 家 里 了 不 得 的 宝 贝 了 录 音 机 前 面 板 的 正 中 央 有 一 排 小 灯, 现 在 知 道 那 是 LED 卡 带 转 圈 圈, 扬 声 器 里 传 出 美 妙 的 音 乐, 小 灯 就 会 随 着 音 乐 的 起 伏 而 跳 动, 很 是 神 奇 某 日 趁 爹 妈 出 门 在 外, 小 心 翼 翼 地 把 录 音 机 大 卸 八 块, 取 出 跳 动 小 灯 的 电 路 板 来 研 究 只 见 板 上 密 密 麻 麻 的 电 阻 和 三 极 管,PCB 后 面 的 走 线 也 如 群 蛇 盘 踞, 看 到 我 晕 倒 也 不 知 其 名 堂 又 过 了 几 年, 家 里 买 了 VCD 影 碟 机, 那 老 旧 的 录 音 机 也 不 再 是 VIP, 于 是 我 又 一 次 当 着 爹 妈 的 面 拆 开 录 音 机, 准 备 购 买 一 些 LED 三 极 管 和 电 阻, 照 着 跳 动 音 乐 彩 灯 的 电 路 仿 制 一 个, 然 后 摆 在 VCD 影 碟 机 的 旁 边 可 是 认 真 研 究 之 后 才 发 现, 那 电 路 的 复 杂 程 度 超 出 了 我 的 预 想 当 时 的 我 大 声 感 慨 : 如 果 以 我 当 时 的 焊 接 水 平, 要 想 制 作 这 个 音 乐 彩 灯, 不 得 做 到 2010 年 去 呀! 哎, 没 想 到 一 转 眼 的 功 夫 就 到 了 2010 年 2010 年 的 我 依 然 怀 揣 着 童 年 的 梦 想, 依 然 没 有 忘 却 随 音 乐 跳 动 的 彩 灯 2010 年 的 我 已 经 熟 练 地 使 用 了 单 片 机, 何 苦 再 用 分 立 式 的 三 极 管 和 电 阻 来 搭 建 电 路 呢? 用 程 序 实 现 的 分 频 可 以 更 精 准 地 显 示, 软 件 实 现 的 自 动 增 益 控 制 功 能 可 以 让 输 入 音 量 加 减 时, 依 然 可 以 达 到 理 想 的 彩 灯 显 示 效 果 没 有 错, 利 用 高 集 成 度 的 STC 系 列 单 片 机, 加 上 极 少 的 外 围 电 路 和 全 部 由 软 件 完 成 的 音 频 信 号 处 理, 全 新 概 念 的 DIS.MUSIC3 炫 彩 音 乐 显 示 器 问 世 了 DIS.MUSIC3 具 有 低 中 高 三 组 音 频 显 示, 配 合 蓝 绿 红 这 三 种 颜 色 的 超 高 亮 LED 达 到 炫 彩 显 示 效 果 我 为 其 专 门 制 作 了 亮 面 黑 色 的 PCB 板, 让 电 路 制 作 更 简 单, 外 观 也 更 帅 气 LED 不 仅 可 以 随 音 乐 上 下 起 伏 跳 动, 而 且 每 个 LED 的 亮 度 强 弱 也 会 随 音 乐 闪 烁 如 此 的 起 伏 与 闪 烁 的 组 合, 加 之 音 乐 本 身 的 丰 富 多 彩, 使 得 显 示 效 果 花 样 百 出 原 本 只 制 作 DIS.MUSIC3 所 需 要 的 元 器 件 音 频 接 口 及 USB 接 口 连 接 线 006 无 线 电 2010.02

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焊 接 芯 片 座 石 英 晶 体 和 电 源 开 关 焊 接 LED 灯 时 方 形 焊 盘 接 LED 正 极 需 要 在 焊 接 中 调 整 LED 行 列 位 置, 使 之 排 列 整 齐 插 入 单 片 机 连 接 贴 片 元 器 件 的 焊 接, 对 于 某 些 用 惯 了 直 插 元 器 件 的 朋 友 来 说 会 有 一 些 困 难 你 需 要 准 备 一 个 尖 头 的 电 烙 铁, 把 烙 铁 温 度 控 制 在 350 左 右, 然 后 将 贴 片 电 阻 和 电 容 的 两 个 焊 盘 中 的 其 中 一 个 加 上 锡, 使 锡 在 焊 盘 上 呈 一 个 锡 球 的 样 子 这 时 用 另 一 只 手 拿 摄 子, 轻 轻 地 夹 住 贴 片 元 件, 同 时 用 烙 铁 熔 化 刚 才 制 作 的 锡 球, 把 贴 片 元 件 的 一 端 推 入 锡 球 当 中, 然 后 移 开 电 烙 铁 这 时 贴 片 元 件 的 一 端 被 焊 到 了 锡 球 里, 另 一 端 正 好 对 应 着 另 一 边 的 空 焊 盘 下 面 就 是 在 空 焊 盘 上 加 锡, 贴 片 元 件 就 完 美 地 焊 接 好 了 刚 开 始 练 习 的 时 候 可 能 焊 得 不 好, 不 要 急, 静 下 心 来, 用 不 了 几 次 就 可 以 焊 得 又 快 又 美 观 了 值 得 注 意 的 是 贴 片 元 器 件 的 耐 热 性 能 不 好, 如 果 长 时 间 加 热, 会 让 贴 片 元 器 件 两 端 的 焊 点 脱 落, 所 以 烙 铁 温 度 不 能 高, 焊 接 时 间 不 能 长 贴 片 电 阻 的 正 面 是 黑 色 的, 上 面 会 标 有 数 字 比 如 上 面 标 有 512, 则 表 示 此 电 阻 是 5100Ω 的, 即 5.1kΩ 贴 片 电 容 则 没 有 正 反 面 之 分, 小 型 号 贴 片 电 容 的 身 体 上 也 没 有 文 字 标 示, 只 能 靠 包 装 上 的 标 签 来 了 解 电 容 参 数 本 制 作 里 用 到 的 30pF 电 容 和 0.1μF 电 容 在 外 观 上 很 难 区 别, 唯 一 明 显 的 是 30pF 电 容 的 颜 色 比 0.1μF 电 容 要 浅 一 些 另 一 个 区 别 的 方 法 就 是 在 套 件 中 30pF 的 电 容 有 3 个,0.1μF 的 电 容 有 2 个, 从 数 量 上 判 断 就 容 易 多 了 30pF 的 电 容 用 于 单 片 机 外 部 晶 体 振 荡 器 的 起 振,0.1μF 的 电 容 是 电 源 的 滤 波 电 容, 都 是 不 可 或 缺 的 5.1kΩ 电 阻 则 是 彩 灯 组 最 下 面 一 排 白 色 LED 的 限 流 电 阻, 你 也 可 以 试 着 用 其 他 阻 值 的 电 阻, 让 白 色 基 准 LED 更 亮 或 更 暗 一 些 下 一 步 把 2PIN 的 定 向 接 头 安 装 在 PCB 的 背 面, 焊 接 在 正 面 的 焊 盘 上 因 为 焊 盘 的 面 积 不 大, 所 以 并 不 会 影 响 正 面 的 整 体 美 观 因 为 与 定 向 接 头 连 接 的 音 频 线 和 USB 线 是 特 制 的, 所 以 只 要 定 向 接 头 的 方 向 正 确, 也 不 会 有 问 题 了 唯 一 需 要 解 释 的 是 有 朋 友 不 理 解 我 为 什 么 不 采 用 标 准 的 miniusb 和 3.5mm 音 频 接 头, 而 是 用 这 种 特 殊 的 定 向 接 头 这 一 设 计 并 非 出 于 无 奈, 而 是 有 特 别 的 考 虑 要 知 道 如 果 采 用 标 准 的 miniusb 和 3.5mm 音 频 接 头 是 要 占 用 一 些 面 积 的, 而 且 这 两 种 接 头 必 须 设 计 在 PCB 的 边 缘, 在 正 常 连 接 时, 这 两 种 接 头 的 手 柄 端 就 会 超 出 PCB 的 边 缘, 而 且 导 线 也 不 容 易 弯 曲 最 终 让 接 口 处 显 得 很 臃 肿, 影 响 整 体 的 简 洁 美 观 而 这 种 2PIN 的 定 向 接 头 体 积 小, 连 接 后 导 线 可 以 在 PCB 板 后 面 任 意 弯 曲 摆 放, 从 正 面 几 乎 看 不 到 连 接 线 这 也 算 是 我 的 精 心 设 计 之 一 了 下 一 步 是 焊 接 芯 片 座 石 英 晶 体 电 源 开 关 和 LED 芯 片 座 是 方 便 日 后 取 下 单 片 机 而 设 计 的, 虽 然 单 片 机 内 部 已 经 集 成 了 ESD 防 静 电 电 路, 但 还 是 建 议 大 家 在 焊 接 完 成 后 再 安 008 无 线 电 2010.02

DIS.MUSIC3 炫 彩 你 的 音 乐 世 界 插 入 音 频 接 口 线 和 USB 接 口 线 DIS.MUSIC3 音 频 输 入 端 可 使 用 分 线 器 与 音 响 输 入 端 并 联 所 有 制 作 完 成 将 音 频 接 头 和 USB 接 头 插 入 PC 机 LED 随 音 乐 变 化 而 起 伏 2010.02 无 线 电 009

PCB 背 面 外 观 整 洁 超 高 亮 度 LED 随 音 乐 强 弱 而 闪 烁 装 单 片 机 石 英 晶 体 是 24MHz 的 直 插 式 封 装, 我 的 设 计 是 焊 接 在 PCB 的 正 面, 你 也 可 以 像 2PIN 定 向 接 头 一 样 把 晶 体 焊 接 在 背 面 因 为 单 片 机 的 ADC 功 能 需 要 采 集 音 频 信 号, 所 以 要 求 系 统 的 时 钟 频 率 一 定 要 高, 才 可 以 采 集 到 高 音 的 音 频 频 率 电 源 开 关 在 焊 接 时 需 要 注 意 第 1 脚 的 方 位, 如 果 电 源 开 关 的 方 向 弄 错 了, 就 会 在 开 关 弹 出 时 上 电, 按 下 时 掉 电 了 焊 接 前 先 用 万 用 表 测 量 一 下 更 为 保 险 最 后 讲 一 下 LED, 这 是 DIS.MUSIC3 制 作 中 最 重 要 也 是 最 困 难 的 部 分, 需 要 你 投 入 更 多 的 精 力 来 制 作 焊 接 过 程 一 定 要 按 照 我 下 面 的 方 法 来 做, 不 然 一 点 点 的 瑕 疵 就 会 在 你 的 心 底 里 埋 下 阴 影 相 信 我, 在 顺 利 完 成 制 作 之 后, 你 会 有 一 种 强 烈 的 成 就 感, 完 美 的 制 作 会 让 这 份 成 就 感 延 续 很 久, 直 到 你 有 了 新 欢 首 先 用 钮 扣 电 池 测 量 一 下 每 一 个 LED, 看 看 亮 度 是 否 一 致 然 后 按 颜 色 把 它 们 插 到 PCB 的 过 孔 里,PCB 上 方 形 的 焊 盘 对 应 着 LED 的 正 极, 圆 形 焊 盘 对 应 着 LED 的 负 极 左 边 的 一 列 是 低 音 显 示, 对 应 蓝 色 的 LED; 中 间 一 列 是 中 音 显 示, 对 应 绿 色 的 LED; 右 边 的 一 列 是 高 音 显 示, 对 应 红 色 的 LED; 低 中 高 音 的 最 下 边 一 行 的 3 个 LED 使 用 白 色 的 LED, 作 为 显 示 基 准 位 当 然 你 也 可 以 按 照 自 己 的 喜 好 来 调 换 LED 灯 的 颜 色, 甚 至 将 它 们 穿 插 着 排 列 但 我 可 以 很 负 责 任 地 告 诉 你, 那 样 做 的 效 果 并 不 理 想, 不 相 信 可 以 试 试 看 插 好 LED 之 后, 用 一 本 书 垫 在 LED 的 正 面, 然 后 把 PCB 翻 转 过 来,PCB 的 背 面 朝 上, 露 出 LED 引 脚 和 焊 盘 现 在 开 始 焊 接 了, 还 是 使 用 尖 头 电 烙 铁, 把 电 烙 铁 的 温 度 调 整 到 300 左 右 先 将 所 有 LED 一 侧 的 引 脚 焊 接 好 ( 只 焊 接 正 极 一 侧 或 只 焊 接 负 极 一 侧 ), 不 用 理 会 LED 在 正 面 是 否 整 齐, 下 面 会 有 调 整 的 动 作 焊 好 之 后, 我 们 拿 起 PCB, 这 时 所 有 的 LED 都 已 经 固 定 住 了, 虽 然 看 上 去 东 倒 西 歪 的 下 面 一 手 拿 烙 铁, 另 一 只 手 拿 PCB, 用 食 指 去 按 压 LED, 同 时 在 PCB 的 背 面 用 烙 铁 熔 化 被 按 压 LED 的 焊 接 一 侧 的 锡 锡 熔 化 时 LED 就 可 以 轻 易 活 动 了, 正 好 另 一 只 手 的 食 指 用 力, 让 LED 紧 贴 在 PCB 上 按 照 这 个 方 法 调 整 一 下 所 有 的 32 个 LED, 最 后 再 从 正 面 观 察 LED 的 行 列 是 否 对 齐, 经 过 几 次 调 整, 排 列 整 齐 之 后 就 可 以 把 LED 另 一 侧 的 引 脚 焊 上 了 这 里 说 来 简 单, 制 作 的 时 候 还 是 要 非 常 注 意 的, 单 次 焊 接 的 时 间 不 能 过 长, 不 然 烧 坏 了 LED 就 不 好 玩 了 焊 好 了 LED, 也 表 示 硬 件 制 作 已 经 完 工 硬 件 电 路 实 在 太 精 简 了, 以 至 于 好 像 还 没 有 开 始 就 已 经 结 束 了 插 好 音 频 线 和 USB 线, 音 频 线 可 以 用 套 件 中 附 带 的 分 线 器 将 DIS. MUSIC3 与 音 响 并 联 在 一 起 DIS.MUSIC3 只 是 通 过 USB 接 口 来 为 系 统 供 电, 所 以 不 需 要 安 装 USB 驱 动 程 序, 操 作 系 统 也 不 会 发 现 新 硬 件 因 为 所 有 的 音 频 信 号 处 理 都 由 软 件 完 成, 所 以 制 作 完 成 后 不 需 要 调 试 就 可 以 直 接 使 用 打 开 电 源 开 关, 让 你 的 电 脑 或 MP3 播 放 音 乐, 试 着 调 整 音 量 大 小, 你 会 发 现 DIS.MUSIC3 会 在 音 量 改 变 后 的 几 秒 钟 内 自 动 调 整 到 最 佳 显 示 效 果 试 着 把 DIS.MUSIC3 放 在 黑 暗 之 中, 你 会 发 现 红 绿 蓝 三 基 色 的 强 弱 变 化 可 以 组 合 出 五 彩 斑 斓 的 光 试 着 播 放 不 同 节 奏 的 音 乐, 体 验 丰 富 多 彩 的 音 乐 视 觉 吧 也 许 作 为 新 潮 的 音 乐 爱 好 者, 以 上 的 制 作 就 已 经 足 够 有 趣 了 可 是 作 为 打 破 砂 锅 问 到 底 的 单 片 机 爱 好 者, 这 样 的 制 作 远 远 不 能 满 足 求 知 的 心 他 们 更 想 知 道 我 是 如 何 想 到 这 款 设 计, 又 是 如 何 实 现 这 些 功 能 的 其 中 最 受 关 注 的 当 属 ADC 音 频 信 号 的 采 集 方 法, 软 件 实 现 低 中 高 音 分 频 显 示 的 方 法, 还 有 自 动 增 益 控 制 功 能 是 如 何 实 现 的 但 这 些 有 趣 的 知 识 并 不 能 在 如 此 短 的 篇 幅 里 分 析 透 彻 那 么 我 就 利 用 下 面 余 下 的 篇 章 简 单 介 绍 一 下 DIS.MUSIC3 的 技 术 原 理, 虽 不 能 深 入 解 析, 但 有 兴 趣 的 朋 友 可 以 跟 随 我 的 思 路, 独 立 探 研 其 中 奥 秘, 算 是 抛 砖 引 玉 吧 LED 驱 动 原 理 应 该 不 用 过 多 地 介 绍 了, 一 直 关 注 我 文 章 的 朋 友 都 会 从 mini1608 电 子 钟 的 逐 点 扫 描 和 SHOOK16 摇 摇 棒 的 显 示 原 理 中 找 到 答 案 同 样 是 驱 动 LED,DIS.MUSIC3 也 是 采 用 点 阵 列 的 驱 动 方 式, 根 据 某 一 音 频 区 间 的 ADC 采 样 数 值 来 驱 动 LED 的 数 量 和 亮 度 具 体 的 原 理 可 以 参 考 我 之 前 的 010 无 线 电 2010.02

DIS.MUSIC3 炫 彩 你 的 音 乐 世 界 文 章 ADC 音 频 采 集 是 DIS.MUSIC3 功 能 链 条 中 的 第 一 环, STC12C4052AD 系 列 单 片 机 内 部 集 成 了 一 个 8 位 的 ADC 功 能, 在 24MHz 外 部 时 钟 的 情 况 下,ADC 的 转 换 速 度 可 以 达 到 9 万 次 每 秒 对 于 一 般 的 音 频 采 集 和 处 理 已 经 足 够 了 众 所 周 知 音 频 信 号 是 模 拟 信 号, 经 过 ADC 处 理 变 成 从 0 到 255 这 一 区 间 的 数 值 这 些 数 值 随 着 音 乐 内 容 起 伏 变 动, 把 这 些 变 动 的 数 值 按 时 间 顺 序 连 接 起 来 就 形 成 了 音 频 曲 线 LED 点 亮 的 多 少, 就 是 由 ADC 转 换 后 的 数 值 决 定 的 当 ADC 输 出 的 数 值 是 0 时, 表 示 输 入 端 没 有 声 音 ( 或 者 音 量 太 少 而 采 集 不 到 ), 当 ADC 输 出 数 值 在 255 时, 则 表 示 此 时 为 最 大 音 量, 数 值 在 0 到 255 之 间 变 化,LED 也 随 之 从 没 有 LED 点 亮 到 11 个 LED 全 部 点 亮, 这 就 是 音 量 的 显 示 原 理 了 一 般 的 音 乐 之 所 以 动 听, 其 中 一 个 原 因 是 合 声 你 会 同 时 听 到 吉 他 鼓 钢 琴 和 张 学 友 的 歌 声 是 呀, 听 音 乐 是 轻 松 的, 而 要 把 音 乐 中 复 杂 的 音 频 频 率 分 开 却 并 不 容 易 这 需 要 对 音 频 波 形 有 一 定 的 认 识, 并 且 找 出 它 们 的 频 率 特 性 人 耳 可 以 听 到 的 频 率 是 20Hz ~ 20kHz, 而 我 所 采 集 的 音 频 是 在 100Hz ~ 16kHz, 略 去 了 重 低 音 和 高 音 的 部 分, 然 后 再 将 这 一 区 间 的 频 率 分 成 3 段, 它 们 之 间 也 存 在 交 叉 的 部 分, 这 样 做 的 目 标 是 让 显 示 效 果 看 起 来 更 好 分 频 的 实 现 是 用 程 序 在 输 入 的 音 频 中 实 时 检 测, 分 析 某 一 段 时 间 内 音 频 波 形, 测 量 两 个 相 同 波 形 之 间 的 距 离, 这 一 距 离 也 就 是 这 一 个 波 形 的 频 率 了 但 是 音 频 不 像 规 则 的 正 弦 波, 如 果 是 正 弦 波 只 测 量 一 个 单 纯 的 波 长 就 行 了, 音 频 信 号 是 许 多 波 形 的 叠 加, 在 分 频 时 需 要 一 些 有 技 巧 的 算 法 来 处 理 它 们, 这 一 点 我 们 以 后 再 来 详 谈 自 动 增 益 控 制 是 很 实 用 的 功 能, 当 你 调 节 电 脑 或 MP3 的 音 量 时,DIS.MUSIC3 还 可 以 保 持 良 好 的 显 示 状 态, 不 会 因 为 音 量 变 小 而 始 终 达 不 到 满 格 显 示 自 动 增 益 其 实 就 是 控 制 音 量, 前 面 说 过 音 量 在 ADC 转 换 后 的 数 值 是 从 0 到 255, 最 小 的 音 量 是 0, 最 大 音 量 并 非 是 255, 即 使 你 把 电 脑 或 MP3 的 音 量 调 到 最 大, 也 仅 能 让 ADC 转 换 数 值 达 到 180 左 右 当 你 调 小 音 量, 这 新 的 音 量 范 围 中 的 最 大 值 就 可 能 变 成 120 了 程 序 需 要 做 的 就 是 判 断 某 一 时 间 内 最 大 的 音 量 值 是 多 少, 然 后 把 它 定 为 音 量 的 上 限,11 个 LED 就 是 将 从 0 到 最 大 音 量 值 之 间 的 音 频 变 化 11 等 分 自 动 增 益 程 序 实 时 判 断 最 大 音 量 值, 如 果 DIS.MUSIC3 炫 彩 音 乐 显 示 器 制 作 套 件 介 绍 炫 彩 你 的 音 乐 世 界 功 能 特 点 采 用 超 高 亮 草 帽 式 散 射 光 型 LED 亮 面 黑 色 PCB 设 计 与 黑 色 系 音 响 相 得 益 彰 电 路 制 作 简 单, 只 有 PCB LED 单 片 机 电 容 电 阻 和 石 英 晶 体 高 中 低 音 软 件 实 现 三 分 频, 彩 色 LED 随 音 频 变 化 而 起 伏 显 示 自 动 增 益 调 整, 根 据 输 入 音 量 自 动 调 整 到 最 佳 显 示 效 果 LED 亮 度 跟 随 音 乐 响 度 闪 烁, 尽 显 炫 酷 音 乐 质 感 注 意 事 项 套 件 中 单 片 机 的 软 件 已 经 写 入, 请 勿 使 用 ISP 下 载 线 操 作 单 片 机 LED 的 焊 接 温 度 不 得 高 于 350, 连 续 焊 接 时 间 不 得 超 过 2s 注 意 电 源 开 关 的 焊 接 方 向, 方 向 错 误 将 会 使 开 关 位 置 相 反 DIS.MUSIC3 制 作 套 件 内 容 序 号 组 件 数 量 1 单 片 机 ( 已 经 写 好 了 程 序 的, 直 接 可 以 使 用 ) 1 2 草 帽 型 LED( 超 高 亮 红 绿 蓝 各 12 个, 白 色 4 个 ) 36 3 PCB 1 4 音 频 线,1.5m 长 1 5 USB 线,1.5m 长 1 6 24MHz 石 英 晶 体 1 7 20 脚 IC 座 1 8 电 源 开 关 1 9 30pF 电 容 3 10 0.1μF 电 容 2 11 5.1kΩ 电 阻 2 12 一 分 二 音 频 分 线 器 1 13 2PIN 定 向 接 口 2 邮 购 说 明 大 中 城 市 统 一 快 递 公 司 发 货, 县 级 以 下 地 区 邮 政 发 货, 特 殊 邮 寄 方 式 请 在 汇 款 前 说 明 套 件 内 容 如 有 变 更 恕 不 另 行 通 知, 杜 洋 工 作 室 对 DIS.MUSIC3 产 品 版 权 所 有 连 续 2s 仍 然 没 有 较 高 的 音 量 出 现, 那 么 程 序 就 会 重 新 定 位 最 大 音 量 值 了 套 件 销 售 套 件 价 格 :58 元 / 套 +10 元 邮 费 ( 购 买 套 件 请 一 定 注 明 联 系 电 话, 以 便 到 款 后 及 时 发 货 ) 购 买 方 式 :1. 邮 局 汇 款 : 北 京 市 崇 文 区 夕 照 寺 街 14 号 A 座, 无 线 电 杂 志 社 收, 邮 编 :100061, 请 注 明 DIS.MUSIC3 套 件 2. 淘 宝 店 购 买 :http://shop59935144.taobao.com/ 2010.02 无 线 电 011